Linde4Die Linde AG setzt bei Wasserstoff-Tankstellen auf Know-how von Balluff

Rund 50 Jahre hat es gedauert, um ein flächendeckendes Netz an Benzin- bzw. Dieseltankstellen in Industriestaaten aufzubauen. Was alternative Kraftstoffe betrifft, die beispielsweise für batterie- oder wasserstoffbetriebene Fahrzeuge benötigt werden, liegen die Erwartungen hoch. Es kann nicht schnell genug gehen, die entsprechende Infrastruktur verfügbar zu machen. Der führende Industriegase- und Anlagenbaukonzern The Linde Group hat einen Blick für zukunftsweisende Produkte und Dienstleistungen und setzt auf die Produktion von Wasserstoff und die zugehörigen Betankungsanlagen. Die Entwicklungen rund um diesen neuen Energieträger laufen auf Hochtouren, und er hat das Potenzial, die Energieversorgung grundlegend zu verändern. Beim Bau von Wasserstofftankstellen greift man auf das Know-how und auf maßgeschneiderte Sensortechnik des Automatisierungs-Spezialisten Balluff zurück.

Die Endlichkeit fossiler Ressourcen und die globale Klimaveränderung zwingen Fahrzeughersteller und Industrie gleichermaßen zum Umdenken. Dass es innovative Lösungen als Alternative zu herkömmlicher, auf Erdöl und Verbrennungsmotoren basierender Fahrzeugtechnologie braucht, ist nicht neu. Innerhalb der e-Mobilität, die oft fälschlicherweise mit dem Batterieantrieb gleichgesetzt wird, ist das Thema »Wasserstoff« als Energieträger allerdings bisher noch wenig bekannt. Dabei besteht 90 Prozent aller Materie im Weltall aus Wasserstoffatomen. Als dritthäufigstes Element auf der Erdoberfläche ist er nicht nur in Wasser enthalten, sondern in allen organischen Substanzen. Das Besondere des Wasserstoffs ist seine hohe Energiedichte. Wird Wasserstoff verbrannt, entstehen lediglich Wärme und Wasser – also absolut umweltverträglich und sauber!

Linde1Kompetenz seit über 100 Jahren

Linde blickt auf eine lange Erfolgsgeschichte zurück und ist seit 1914 führender Gase-Anbieter in Österreich und Europa. Als zuverlässiger Partner in den Bereichen Produktion, Speicherung, Distribution und Betankungstechnik deckt Linde das gesamte Portfolio des Wasserstoffs ab. „In den letzten Jahren wurde viel in Wasserstoffprojekte weltweit investiert. Wir haben insgesamt bereits über 150 Wasserstoff-Tankstellen in 15 Ländern entwickelt und installiert, alleine im Jahr 2016 waren es 27 sowie zwei große Industrieanwendungen“, gibt Georg Tinkhauser, zuständig für International Sales and Marketing bei Linde Gas Austria, einen ersten Überblick. Wasserstoff kann, je nach Bedarf, sowohl flüssig als auch gasförmig getankt werden. Dafür mussten entsprechende technische Lösungen entwickelt werden. Neben dem Standardmodell, das es ermöglicht, 10 Pkw/Stunde zu betanken, und das mittlerweile unter der Bezeichnung IC90 in Kleinserie hergestellt wird, plant und errichtet Linde für seine Kunden bei Bedarf auch maßgeschneiderte Komplettlösungen unterschiedlichster Größen. Das reicht von mobilen Container-Lösungen bis zu Großanlagen mit mehreren Verdichtern. Interessant sind auch die Verbrauchsdaten: Eine Tankfüllung eines durchschnittlichen Wasserstoff-Pkws umfasst 3–5 kg, bei einer Betankungszeit von unter 5 Minuten und einem durchschnittlichen Verbrauch von rund 1 kg/100 km.

BALLUFF BTL7 A100 M0050 B NEX S32 GlowEinsatzgebiete und Vorteile von Wasserstoff-Tankstellen

Auf die Frage, in welchen Bereichen Wasserstoff-Tankstellen zum Einsatz kommen, erklärt Markus Stephan, zuständig für das Amerika-Geschäft bei Linde Gas Austria: „Wir bedienen hauptsächlich drei Gruppen von Fahrzeugen, das sind zum einen Pkw. Große Nachfrage kommt auch aus dem Bereich »heavy duty vehicles«, damit sind Busse, Lkw und auch Züge gemeint. Die dritte und nicht zu vernachlässigende Gruppe ist »Material Handling«, worunter Gabelstapler und Flurförderfahrzeuge jeglicher Art gemeint sind. Diese gewinnen gerade bei Unternehmen, die ihre gesamte Lieferkette »grün« und effizient halten wollen, immer mehr an Bedeutung. Daneben gibt es noch eine Vielzahl an weiteren Anwendungsmöglichkeiten wo Wasserstoff als Energieträger eingesetzt wird.“ Betrachtet man diese drei Hauptgruppen genauer, stellt man schnell fest, wo die großen Vorteile dieser Technologie liegen. Im Vergleich zu batterie-elektrischen Fahrzeugen liegen wasserstoffbetriebene Fahrzeuge in Bezug auf Reichweite und schnelle Betankungszeit ganz weit vorne. Die Betankung eines H2-Fahrzeuges nimmt genauso wenig Zeit in Anspruch, wie bei einem Diesel- oder Benzin-betriebenen Fahrzeug. Mit einem entscheidenden Unterschied: Wasserstoff ermöglicht eine wesentliche CO2-Reduktion und kann durch Elektrolyse mittels erneuerbarer Energien (Solar- oder Windenergie) schon heute im großen Stil hergestellt werden. Batterie-Ladesäulen haben zusätzlich den Nachteil, dass jeder Anschluss aufgrund der Ladedauer für längere Zeit besetzt ist. Wirklich dramatisch wird es, wenn man sich vorstellt, dass beispielsweise eine E-Bus-Flotte von mehreren Hundert Bussen regelmäßig aufgeladen werden muss. Jeder Bus benötigt eine eigene Spannungslinie und einen eigenen Trafo, ganz zu schweigen von der Netzbelastung. Für diese Dimension wäre vermutlich ein kleines Kraftwerk notwendig. Höchste Zeit also, sich mit praxistauglicheren Alternativen zu beschäftigen.

IMG 5415Herausforderung und Chance gleichermaßen

Die beiden größten technischen Herausforderungen, mit denen Hersteller von Wasserstoff-Tankstellen konfrontiert sind, sind zum einen die hohen Druckbelastung, der mechanische Teile ausgesetzt werden. Bei 1.000 bar kommen daher speziell entwickelte Materialien zum Einsatz. Die zweite große Herausforderung betrifft die Transportierbarkeit – hier gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten: flüssig oder gasförmig. Entweder wird gasförmiger Wasserstoff verdichtet und mit einem Druck bis zu 500 bar transportiert oder bei minus 253 Grad verflüssigt. Bei der gasförmigen Variante werden aufgrund des erforderlichen Drucks hohe Ansprüche an den dafür benötigten Verdichter gestellt.

tinkhauserInnovationspartner und Schrittmacher

Für Linde war es also wichtig, einen verlässlichen Partner mit entsprechendem Know-how zu finden, der auch bereit war, etwas zu entwickeln, das es so noch nicht am Markt gab. Mit Balluff, der es gewohnt ist, auf spezielle Kundenanforderungen mit Innovationen, hohen Qualitätsstandards und entsprechendem Fachwissen auf dem Gebiet der Automation zu reagieren, wurde dieser kongeniale Partner gefunden. Das mittelständische, seit vier Generationen familiengeführte Unternehmen ist bekannt dafür, dass es keine Herausforderung scheut und gemeinsam mit dem Kunden zukunftsorientierte Lösungen entwickelt. Mit Linde gibt es bereits eine langjährige, für beide Seiten gewinnbringende Kooperation. Bereits 2007 ist das Gaseunternehmen an Balluff herangetreten – man benötigte eine Level-Messung bis 1.000 bar. Die Verdichter-Technologie war bis dahin auf 300 bis maximal 500 bar beschränkt. „Produkte für einen Druck von 1.000 bar hatten damals weder wir noch unsere Mitbewerber im Programm, und so haben wir uns an einen Tisch gesetzt und gemeinsam mit Linde einen Wegaufnehmer entwickelt, der diesen Ansprüche gerecht wird“, berichtet Franz Umgeher, Vertriebsingenieur bei Balluff, über die ersten gemeinsamen Schritte. Zu diesem Zeitpunkt konnte niemand vorhersagen, wie sich der Markt entwickeln würde und welche Stückzahlen letztendlich benötigt würden. Balluff ging dieses Risiko ein und wurde seinem Image als »Innovationspartner und Schrittmacher« mehr als gerecht. Bald darauf mussten Zulassungen für unterschiedliche Länder, allen voran Korea und China eingeholt werden. Auch hier konnte man auf bereits gemachte Erfahrungen der Balluff-Experten zurückgreifen und zum Teil Vorhandenes entsprechend adaptieren und nutzen.

umgeherDer damals speziell entwickelte Wegaufnehmer ist mittlerweile zum Standardprodukt geworden und nun Teil der Balluff Micropulse-Serie BTL. Dieses Bauteil verfügt – je nach Anforderung und Steuerung – über eine SSI- oder eine analoge Schnittstelle und ist in verschiedenen Längen von 100 mm bis 1 m verfügbar. Frei nach dem Motto: „Was nicht passt, wird passend gemacht“ – ohne natürlich von den hohen Qualitätsstandards abzuweichen. „Wir unterscheiden grundsätzlich zwischen drei Produktarten. Wir haben Serienprodukte, wir haben Modifikationen, wo wir das bestehende Produkt – egal ob elektrisch, mechanisch oder softwaremäßig – verändern, und wir haben kundenspezifische Entwicklungen.“, fasst David Michael Winkler, Niederlassungsleiter Österreich bei Balluff, zusammen. Die Zusammenarbeit zwischen Linde und Balluff beschränkt sich jedoch nicht nur auf Wasserstoff-Tankstellen, auch im Industriebereich – überall dort, wo Druckumsetzer verwendet werden – sind diese Wegaufnehmer im Einsatz. Auch bei anderen Anwendungen, beispielsweise im CO2-Bereich, wo es um kapazitive Füllstandsmessung geht, greift man gerne auf Balluff-Produkte zurück.

IMG 20160723 WA0028Wohin geht die Reise? – Ein Blick in die Zukunft

Derzeit sind die USA (Kalifornien) und Asien (Japan) aber auch Europa (Deutschland) Vorreiter, was das Thema Wasserstoff betrifft. Die gesetzlichen Regelungen bzw. umweltbedingten Erfordernisse einzelner Länder haben großen Einfluss auf die Bereitschaft, in erneuerbare Energie zu investieren. Europa ist da schon sehr weit, vor allem im Bereich der Bus-Betreiber. Kürzlich wurde in Deutschland sogar der erste wasserstoff-betriebene Zug vorgestellt. Auch das Tankstellen-Netz ist dort bereits vergleichsweise gut ausgebaut. Dass es dennoch in Europa bisher kaum Pkws mit Wasserstoff-Antrieb gibt, liegt auch daran, dass die großen Automobilhersteller unterschiedliche Schwerpunkte bei der Entwicklung alternativer Antriebe setzen. „Wir sind davon überzeugt, dass Wasserstoff eine wichtige Rolle im zukünftigen Kraftstoffmix spielen wird“, bestätigt Tinkhauser den klar erkennbaren Trend. „Es werden aber wohl zukünftig beide Varianten, also batterie-elektrische und wasserstoff-betriebene Fahrzeuge koexistieren. Je nach Einsatzgebiet und infrastrukturellen Möglichkeiten haben auch beide ihre Existenzberechtigung und Zielgruppe.“

In enger Zusammenarbeit mit seinen Partnern aus der Industrie arbeitet Linde kontinuierlich an dem Ziel, Wasserstoff als Kraftstoff und Energieträger zu etablieren und die entsprechende Infrastruktur weiter auszubauen. Auch wenn es hier mit Sicherheit noch Entwicklungspotenzial gibt, ist das unbestritten eine notwendige und wichtige Investition in eine energieeffiziente, saubere und damit lebenswerte Zukunft.

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